气敏材料的合成与
气敏材料的制备及应用研究
气敏材料的制备及应用研究随着科技进步的不断推进，气敏材料领域得到了越来越广泛的应用。
气敏材料是一种具有灵敏度的特殊材料，可以通过检测空气中的某种气体成分来发生变化。
由于其在环境监测、医药、安全监控等方面的应用前景广阔，气敏材料的制备及应用研究领域也受到了越来越多的关注。
一、气敏材料的分类及应用气敏材料根据其传感机制和电性能分为半导体气敏材料、氧化还原型气敏材料、气敏高分子材料等。
其中，半导体气敏材料广泛用于城市燃气、工业有害气体的检测中，在产品品质监控、环境监测和生产安全等领域发挥着重要作用。
氧化还原型气敏材料在零部件品质控制、制药、食品行业等方面应用较为广泛。
而气敏高分子材料，则在可穿戴设备、体感觉传递等领域有不可替代的作用。
二、气敏材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法：气敏材料制备常用的方法之一。
该方法原理是将溶解于溶剂中的金属盐或金属有机配合物通过水解及缩合反应生成各种形状的金属氧化物。
2. 真空沉积法：该方法是通过真空条件下将材料蒸发沉积在基板上来制备气敏材料的方法。
这种方法可以制备出高纯度、均匀薄膜且薄膜结构紧密。
3. 射频磁控溅射法：这种方法是利用高频电场对金属靶材进行电离型气体放电，通过高速离子撞击靶材，将其表面的材料释放而形成溅射。
4. 物理吸附法：在材料表面吸附一定量的其他物质，通过气体检测器监测检测气体吸附体积的变化来确定气体检测结果。
三、气敏材料的应用前景气敏材料在医药、工业、环境等各个领域都有着广泛的应用前景。
在医药方面，气敏材料可以用于呼吸道疾病诊断。
在乳腺癌等方面，可以通过检测尿液中的有害气体成分，来判断患病与否。
在环境方面，气敏材料可以用于监测工业废气排放、危险品运输、地下煤矿等场合的有害气体浓度，保证环境的安全。
未来，气敏材料的研究将越来越需要结合人工智能、大数据等技术，将气敏材料应用到更多的领域中，实现更高效、更智能的气体检测与诊断。
从而推动气敏材料的应用创新，为人们的生活带来更多方便和安全保障。
气敏材料
由上述分析可以看出, 气敏元件工作时需要本身的温度 比环境温度高很多。因此, 气敏元件结构上, 有电阻丝加热, 结构如图9 - 2所示, 1和2是加热电பைடு நூலகம், 3和4是气敏电阻的一对 电极。
气敏元件的基本测量电路, 如图9 - 1（a）所示, 图 中EH为加热电源, EC为测量电源, 电阻中气敏电阻值 的变化引起电路中电流的变化, 输出电压（信号电压） 由电阻Ro上取出。 特别在低浓度下灵敏度高, 而高浓 度下趋于稳定值。 因此, 常用来检查可燃性气体泄漏 并报警等。
气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材
料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性 (例如电导率)发生变化。目前流行的定性模型是：原子价 控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。
金属氧化物在常温下是绝缘的, 制成半导体后却显示气 敏特性。通常器件工作在空气中, 空气中的氧和NO2 这样的 电子兼容性大的气体, 接受来自半导体材料的电子而吸附负 电荷, 结果使N型半导体材料的表面空间电荷层区域的传导电 子减少, 使表面电导减小, 从而使器件处于高阻状态。一旦元 件与被测还原性气体接触, 就会与吸附的氧起反应, 将被氧束 缚的电子释放出来, 敏感膜表面电导增加, 使元件电阻减小。
（4）气敏元件的响应时间 表示在工作温度下，气敏元件对被测气体的响应速度。一般从气 敏元件与一定浓度的被测气体接触时开始计时，直到气敏元件的 阻值达到在此浓度下的稳定电阻值的63％时为止，所需时间称为 气敏元件在此浓度下的被测气体中的响应时间，通常用符号tr表示。
（5）气敏元件的加热电阻和加热功率 气敏元件一般工作在200℃以上高温。为气敏元件提供必要工
气敏材料的制备及其气敏性能研究
气敏材料的制备及其气敏性能研究随着人类社会的发展，环境污染问题日益突显，如何对环境进行有效的监控和治理成为了亟待解决的问题。
其中，气体污染监测是环境监测的重要分支，而气敏材料的研究及其应用在气体污染监测方面具有重要意义。
气敏材料是一类能对某种气体或气体混合物产生敏感响应的材料，可以对气体浓度、组成等进行检测。
当前，气敏材料的种类繁多，主要包括半导体气敏材料、金属氧化物气敏材料、有机气敏材料等。
半导体气敏材料的制备通常采用溶胶-凝胶法、气相沉积法、离子束溅射法等多种方法，其中，溶胶-凝胶法由于操作简单、成本低廉、制备设备简单等优点，已成为半导体气敏材料制备的首选方法。
溶胶-凝胶法主要是将金属离子或有机物离子与适当的溶剂混合形成胶体，经过凝胶、热处理等工艺制备出气敏材料。
金属氧化物气敏材料的制备主要采用溶胶-凝胶法、物理气相沉积法、化学气相沉积法等方法。
与半导体气敏材料不同，金属氧化物气敏材料的制备通常需要高温煅烧，以提高晶体质量和敏感性。
有机气敏材料的制备主要采用溶剂聚合、原位合成、溶液法等方法，由于有机气敏材料的特殊结构以及溶液制备过程中易于控制，因此在制备过程中需要特别注意溶液粘度、聚合速率等因素。
此外，有机气敏材料的应用范围相对狭窄，多用于检测有机气体或挥发性有机化合物。
从制备过程来看，气敏材料的制备技术难度较大，需要一定的操作技能和实验经验。
另外，制备出来的气敏材料敏感性能也受到多种因素的影响，如晶体结构、纯度、晶界等。
因此，在实际应用中，需要针对具体的检测对象和检测要求进行优化和改进，以提高气敏材料的敏感性和选择性。
气敏材料的气敏性能是用来评价材料对目标气体响应的强弱及可靠性的重要指标之一。
气敏性能包括敏感度、选择性、响应时间、稳定性等指标。
其中，敏感度是评价材料检测目标气体浓度的能力，当目标气体浓度发生一定变化时，敏感度能够反映材料对浓度变化产生的响应。
选择性是评价材料检测目标气体和其他气体的区分能力，即材料对不同气体的响应差异程度。
新型气敏材料的设计与开发
新型气敏材料的设计与开发随着科技的不断进步，人们对于材料的需求也越来越高。
特别是一些新型材料的研发和应用，也得到了越来越多的关注和支持。
其中，新型气敏材料的设计与开发，更是备受关注。
本文将从气敏材料的定义、设计与开发的重要性、现有测试技术以及未来展望等方面来探究这个热门话题。
一、什么是气敏材料？气敏材料，就是指在特定条件下，能够对气体的成分、浓度、温度、湿度等变化产生敏感响应，从而转化成物理量或者电信号的材料。
根据其敏感机理的不同，可以将其分为电阻型、电容型、半导体型及光电型等。
目前，气敏材料被广泛应用于空气污染监测、气体浓度检测、火灾报警、生物医学诊断等领域。
二、设计与开发的重要性气敏材料的设计与开发，是气体传感技术的关键环节之一。
其设计与开发的好坏，不仅决定了气敏材料的敏感性能、响应速度等基本性能指标，而且还影响到整个传感器的灵敏度、稳定性和精准度。
因此，从设计与开发的角度来看，增强气敏材料的应用性能，具有深远的意义和重要性。
三、现有测试技术目前，针对气敏材料的测试技术主要有静态测试和动态测试两种。
静态测试是指将材料置入气室中，控制室内气体的成分、浓度、温度、湿度等参数，通过比较前后阻值的变化来判断材料是否对气体产生了响应。
而动态测试则是将材料置于具有一定气体流速的通道中，测量材料对气流的阻力，进而推导出材料对气体的响应程度。
四、未来展望随着人们对环境污染和空气质量的重视，气敏材料的研发和应用也逐渐成为热门话题。
未来，气敏材料将更多地应用于智能家居、智能工业、新能源汽车等领域。
因此，需要加强对气敏材料的设计与开发，提高其响应速度、精度和灵敏度，为未来的应用做好准备。
结论：气敏材料的设计与开发，不仅对于气体传感技术的发展有着重要的意义，而且也具有广泛的应用前景。
进一步加强气敏材料的研发和应用，将推动气体传感技术的不断发展，为人类创造更加美好的生活和环境。
气敏材料的制备及其基本性质研究
气敏材料的制备及其基本性质研究近年来，气敏材料在环保、气体传感器、医学检测以及能源领域等方面受到了广泛的应用。
因此，气敏材料的制备及其基本性质研究显得尤为重要。
本文将探讨气敏材料的制备方法以及其基本性质。
一、气敏材料的制备方法1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的制备气敏材料的方法。
它的主要原理是用溶胶形成粉末，然后通过热处理等方式干燥成凝胶。
这种方法具有简单、可控性强等优点，被广泛应用于制备金属氧化物气敏材料。
2. 气相沉积法气相沉积法是一种将气体物质沉积在固体表面上形成薄膜的方法。
这种方法制备气敏材料具有薄膜形成快、均匀性好等优点。
但是，由于气相沉积法需要高温高压，仪器设备成本较高，因此在实际应用中应根据实际情况选择制备方法。
3. 燃烧法燃烧法是一种通过燃烧气敏材料前体制备气敏材料的方法。
此种方法在制备复杂气敏体系方面具有很大优势，能够制备出高活性气敏材料，并且能够控制气敏材料的形貌和结构，提高气敏材料的性能，因此受到广泛关注。
二、气敏材料的基本性质1. 感应机理气敏材料的感应机理主要是气体与固体表面发生作用产生的电学效应。
当气体与固体表面相接触时，由于晶面缺陷、空穴、孔隙等缺陷结构的存在，气体分子易于吸附在固体表面上。
因此，气敏材料的导电性能与气体环境的存在情况有密切关系。
2. 气体选择性气敏材料的气体选择性是指它对不同气体的敏感性不同。
例如，氧化铟、氧化钒等金属氧化物通常对氧气和一氧化碳具有高敏感性，而对其他气体敏感性相对较低。
因此，在实际应用中应根据气体选择性来选择气敏材料。
3. 响应时间响应时间是指气敏材料从暴露在气体环境中开始，到表面电阻发生显著变化的时间。
响应时间是衡量气敏材料敏感性的一个重要指标，同时也是影响气敏材料应用的一个重要因素。
通常情况下，响应时间越短，气敏材料的敏感性越高。
4. 稳定性气敏材料的稳定性是指其在长时间使用过程中失效的可能性。
稳定性是气敏材料评价的一个重要指标。
气敏陶瓷材料的制备及应用
传 统 的气 敏 陶瓷 材 料 主要 有 Ｓ Ｏ 、 ｅＯ 、 ｎ Ｆ ＷＯ。 、
Ｚ Ｏ 、 ｉ。 ｒ 。 Ｔ Ｏ 以及 许 多 复 合 氧 化 物 系 统 的 陶 瓷 材 料 。近 年来应 用 于气体传 感 器 中的气 敏材 料 主要 有烧 绿石 型气 敏 陶 瓷材 料 、 晶石 型 气 敏 陶 瓷材 尖 料、 钙钛 矿型 氧化物 气 敏 陶瓷 材料 等 。
２ 尖 晶石 型 气 敏 陶 瓷材 料 的制 备
用作 气 敏 材 料 的 尖 晶 石 型 氧 化 物 主 要 为
ＺｎＦｅ Ｏ４、 ２ ＺｎＣｒ Ｏ４ ２ 。
１ 烧 绿 石 型气 敏 陶 瓷材 料 的制 备
烧绿 石 型 氧 化 物 ： ｂ Ｐ２ Ｍ。Ｏ 一 Ｍ — Ｉ； （ ｒ
Ｒｕ１ Ｐｂ ｘ— Ｏ～ Ｏ ５ 一 ； ．７ ）。
研 究发 现Ｌ ， 类 氧化 物 在 ４ ０ 的低 温 下 ， １此 ］ ０℃
对 ＮＯ 具 有 很 好 的 敏 感 性 。 其 中
Ｐ Ｒ ¨Ｐ Ｏ 一 对 ＮＯ 气 敏性能 最好 。 ｂ ｕ ｂ
本文 主要 介 绍 这 些 气 敏 陶 瓷 材 料 的 制 备 方
法。
中 图分 类 号 ： ＴＱ１４ ７ ７ ．５ 文献标识码 ： Ａ
近年来 ， 着 环境 保 护 要 求 的 提 高 和对 燃 料 随
燃烧 率 的关 注 ， 汽 车尾 气 排 放 标 准要 求 越 来 越 对
此种 方法 可制 备 高 纯 度 、 细 、 成 均 匀 、 超 组 烧 结 性能 良好 的粉 体 ， 又因制 备工 艺简单 实用 ， 价格
作 者 简 介 ： 志敏 ， 业 于 东 南 大 学 物 理 系 ， 维 功 能 材 料试 验 室 。 现工 作 于河 北 理 工 大 学 分 析 测 试 中 心 。 崔 毕 低
新型气敏材料的研究与应用
新型气敏材料的研究与应用随着科学技术的不断发展，新型材料的应用在许多领域都得到了广泛的应用，其中气敏材料是一个备受关注的研究方向。
气敏材料具有对外界环境变化非常敏感的特性，能够在特定条件下对外界气体成分进行检测和分析，具有广泛的应用前景。
一、气敏材料的概述气敏材料是一类在气体影响下发生电学、电化学、光学、热学等响应的材料，这种响应对于环境温度、湿度、有毒气体、甚至微量气体都非常敏感。
根据材料响应的特性，气敏材料可以分为电阻型、电容型、半导体型和光电型等多种类型。
电阻型气敏材料是最早被应用的气敏材料之一，其特点是在氧气、有害气体、蒸汽等影响下，电阻值会随着气体浓度的增加而变化。
所以电阻型气敏材料主要应用在气体浓度检测、排放控制等方面。
电容型气敏材料在气体的影响下，其介电常数会发生变化，所以其主要应用在湿度检测领域。
半导体型气敏材料在气体的影响下，其电导率会发生变化，目前应用较为广泛的为氧化锌和二氧化钛。
光电型气敏材料就是受光照射后响应特性发生改变的材料，目前应用的较多的为金属卤化物和有机半导体。
二、新型电阻型气敏材料的研究电阻型气敏材料的应用范围较广，但是传统的电阻型气敏材料存在着灵敏度不够、响应速度和稳定性等问题。
为了解决这些问题，研究人员不断探索研究新型的电阻型气敏材料。
1、石墨烯气敏材料石墨烯是一种新型材料，具有一系列优异的物理和化学特性。
石墨烯薄膜可以制作成电子器件，并用于电化学传感器中。
作为气敏材料，石墨烯可以通过氧化物、氮化物等的修饰来增加其灵敏度，研究表明，一些用石墨烯合成的气敏材料具有高灵敏度、响应速度快、稳定性好等优点。
2、金属有机框架材料金属有机框架材料是一种由金属离子和有机小分子所组成的材料，在表面积、孔体积和孔径大小等方面有优秀的性质，且具有高度的化学稳定性。
近年来研究人员发现，金属有机框架材料可以制备成电阻型气敏材料，其特点是灵敏度高、选择性好、响应速度快和可复现性好。
三、新型电容型气敏材料的研究电容型气敏材料的应用范围较窄，但是研发新型电容型气敏材料仍然具有重要意义。
气敏材料的研究与应用
气敏材料的研究与应用在当今科技快速发展的时代，关于新材料开发的研究日渐受到人们的关注。
其中，气敏材料是一种新兴材料，其开发和应用正获得越来越多的关注。
本文将就气敏材料的研究与应用进行探讨。
一、气敏材料的定义及类型气敏材料指的是对气体的变化或者存在敏感和响应的材料。
其响应机制多种多样，可以通过改变材料表面电阻、电容、电感等电学性质来表示。
一般来说，气敏材料分为三种类型：1. 化学型气敏材料。
这种材料受到气体（如氨气、氧气、一氧化碳）的作用后，会发生化学反应，从而改变材料的性质。
2. 物理型气敏材料。
这种材料主要是本身结构改变，例如通过吸收气体使其体积变大或变小来改变其性质。
3. 电学型气敏材料。
这种材料的响应机制是通过改变其表面的电学性质来表示，例如通过改变电阻、电容等性质来响应气体的变化。
二、气敏材料的研究进展随着新材料的不断出现，气敏材料的研究也在不断深入。
近年来，国内外一些研究机构正在对气敏材料的结构、性质和应用方面进行着深入探讨，并取得了一系列进展。
（1）有机气敏材料有机气敏材料广泛应用于环境、生命科学、军事和移动设备等领域，例如甲醛、一氧化碳、二氧化氮等有害气体的检测。
近期有机气敏材料的研究集中于无机/有机异质结构，以及纳米结构、聚合物和纳米复合材料等方面的探索。
（2）无机气敏材料无机气敏材料作为其他类型气敏材料的基础，其性质稳定、选用宽、响应速度快并且具有优良的可靠性，逐渐成为了气敏材料研究的重要方向。
研究人员致力于开发新型的无机材料，以及在电化学方面的性质改进，包括氧化物、硒化物、氮化物等化合物所表现的性质等方面的研究。
（3）混合型气敏材料混合型气敏材料结合了不同类型气敏材料的特性，具有较好的综合性能。
一些研究人员关注于混合型气敏材料的制备、结构特点和特性，并进行了一些深入的探索。
三、气敏材料的应用前景气敏材料的应用范围非常广泛，从物联网、环境保护、医药到工业制造，几乎都有它的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精品课件
液相法－喷雾分解和冷冻干燥
喷雾热分解法和冷冻干燥法是将一定配 比的金属盐溶液用喷雾器分散在热的或 冷的容器表面上，然后快速蒸发，升华 去掉溶剂，并加热分解得到均匀的氧化 物纳米粉。
精品课件
反滴定法化学共沉淀流程图
精品课件
结果
精品课件
影响因素
1)要考虑的是溶剂，一般使用蒸馏水(电导率 为2～3 μs/cm)或去离子水(电导率为0.2 μs/cm)，其中后者较好，因为去离子水杂质 更少，且容易大量制备；
2)是铁盐、镍盐浓度比，控制适当的比例以保 证最终产品的生成;
3)共沉淀剂种类的选择取决于沉淀效果，要保 证能够沉淀出氢氧化物，并且具有良好的pH调 节能力;
精品课件
固相法－室温固相反应法
室温固相化学反应法是近几年发展起来的一种 新型合成方法。该法在室温下对反应物直接进 行研磨，合成一些中间化合物，再对化合物进 行适当处理得到最终产物。由于它从根本上消 除了溶剂化作用，使反应在一个全新的化学环 境下进行，因而有可能获得在溶液中不能得到 的物质。与液相法和气相法相比，室温固相化 学反应法既克服了传统湿法存在的团聚现象， 也克服了气相法能耗高的缺点，充分体现了固 相合成无需溶剂、产率高、节能等优点，符合 21世纪材料合成绿色化、清洁化的要求。
化学沉淀法是利用各种在水中溶解的物 质，预先制成含目标化合物金属离子的 盐溶液，在适当的条件(酸度、浓度、温 度等)下，选择适宜的共沉淀剂反应形成 不溶物，沉淀洗涤后，再经热处理制得 所需的金属氧化物或复合氧化物粉体。
该法依工艺过程的不同又可分为共沉淀 法、均相沉淀法、水解沉淀法等。
精品课件
液相法－相转移法
图4-154 气敏电阻的结构及原理
图4-155 气敏电阻的测量电路
精品课件
半导体气体传感器分类
金属氧化物半导体气体传感器
电阻式
非电阻式
有机半导
SnO2, ZnO是电阻式金属氧化物半导体传 感器气敏材料的典型代表，它们兼有吸 附和催化双重效应，属于表面控制型， 但该类半导体传感器的使用温度较高， 大约200-5000C。为了进一步提高它们的 灵敏度，降低工作温度，通常向基体材 料中添加一些贵金属(如Ag, Au, Pt等)， 激活剂及粘接剂Al2O3, SiO2, ZrO2等。
精品课件
尖晶石型气敏材料的制备
化学共沉淀法 低温固相反应法 溶胶－凝胶法
精品课件
化学共沉淀法
NiFe2O4粉末样品采用反滴定化学共沉淀法制备。 室温下，将分析纯FeSO4 ·7H2O和NiCl2 · 6H2O按固定的摩尔比n(Fe2+):n(Ni2+)=2:1混合 后溶解在去离子水中，加入少量聚乙二醇(< PEG600 )作为分散剂，搅拌均匀，制成溶液A; 称取一定量的KOH,溶解在去离子水中，搅拌均 匀，制成溶液B。把溶液B倒入反应釜中并加热 至沸腾，然后滴加溶液A并不断搅拌。沉淀后 用去离子水多次洗涤，80℃干燥，再将其干燥 的共沉淀粉末分别在350℃, 400 ℃, 500 ℃,600℃和700℃条件下热处理1小时，即得 NiFe2O4粉末。实验工艺流程如图.
精品课件
气相法
气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物 质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化 或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成 纳米微粒的方法。根据纳米粒子的形成机制可 分为物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法 (CVD)。这两种方法在薄膜材料的制备中大量 应用，若要制备纳米粉，必须提高沉积速度。 高能的提供方式可以是电阻加热、高频感应加 热、等离子体加热、电子束加热、激光加热和 微波加热等。反应的原料一般是易于挥发的无 机盐和有机化合物，也可用金属或金属溅射蒸 发。
4)热处理温度是一个很重要的影响因素，要能 保证镍、铁氧化物能够发生反应，并最终使共 沉淀粉末反应生成尖晶石结构的NiFe204材料。
精品课件
低温固相反应法
采用分析纯FeSO4·7H2O、NiSO4·6H2O和NaOH为 原料，先将三种反应物单独研磨以减小反应物 的粒度，增加活性，使固相反应容易进行，按 FeSO4·7H2O︰NiSO4·6H2O︰NaOH摩尔比为1︰2 ︰6称取，置于玛瑙研钵中，充分混合，均匀 用力研磨30min，随研磨的进行，开始阶段反 应剧烈，反应物中的结晶水析出，由开始的粉 末状变粘液状；约10min 后反应趋于缓和，慢 慢由粘液状又变为粘块状；再继续研磨，逐渐 变干，最后得到黄褐色的块状前驱体。
（5）开发新型气体传感器
根据气体与气敏材料可能产生的不同效应 设计出新型气体传感器是气体传感器未来 发展的重要方向和后劲。近年来表面声波 气体传感器、光学式气体传感器、石英谐 振式气体传感器己有不少研究报导。目前 仿生气体传感器也在研究中。警犬的鼻子 就是一种灵敏度和选择性都非常好的理想 气敏传感器，结合仿生学和传感器技术研 究类似狗鼻子的“电子鼻”将是气体传感 器发展的重要趋势和目标之一。
O. K. Tan等利用高能球磨技术，制备了非平 衡态纳米晶xSnO2一(1-x)Fe203粉体，并且发现 用其制成的气敏元件对乙醇的灵敏度比对CO和 H2要大得多。
精品课件
固相法－沉淀转换法
沉淀转化法是把化学沉淀法制成难溶化 合物，经高温处理进行脱水反应，转化 成氧化物气敏材料，控制好转化热处理 温度和保温时间获得10~100nm的气敏材 料，这种方法适用于所有氢氧化物。
精品课件
（2）对现有气敏材料的改性研究 SnO2, ZnO,Fe2O3为基质的半导体气敏材料
仍然是目前市场的主流，但这类材料的纳 米化、薄膜化已渐成趋势；采用表面修饰 技术和掺杂技术来改善同一基质材料对不 同气体的选择性和敏感性。
精品课件
（3）开发元件的高稳定化方法 电阻式半导体气体传感器的气敏元件一般
图4-156 热导式气敏传感器 a）结构 b）测量电路
精品课件
电化学气敏传感器一般利用液体（或固体、有机凝胶等）电 解质，其输出形式可以是气体 直接氧化或还原产生的电流， 也可以是离子作用于离子电极产生的电动势。
半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用 简单的特点，应用极其广泛；半导体气敏元件有N型和P型之 分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P型阻值随 气体浓度的增大而增大。
通过添加不同的添加剂还能改善气体传感器的选 择性，在ZnO中添加Ag能提高对可燃性气体的灵敏 度，加入V2O5能使其对氟里昂更加敏感，加入 Ga2O3能提高对烷烃的灵敏度。
精品课件
研究重点
（1）智能化 近年来采用薄膜技术和集成电路技术把
加热元件、温度传感器、叉指电极、气 体敏感膜集成在硅衬底上制成的传感器， 不仅灵敏度比常规多晶膜传感器高得多， 并且结构简单、制作方便，还可以根据 被测气体选择不同的敏感膜，使得该类 传感器成为很有发展前景的新型半导体 气体传感器。
精品课件
固相法－固相热分解法
固相热分解法是目前应用较广的气敏材料制备方 法，用这种方法制得的材料颗粒尺寸一般在10一 100nm之间，具有工艺简单，容易分离收集的优点。 颗粒尺寸可通过控制灼烧温度和时间来控制。固 相热分解物的原料可以用市售的含氧酸、铵盐、 硝酸盐等，也可以用自己合成的水合物、碳酸盐、 草酸盐等，热分解的温度一般应小于600 0C，否 则能耗高、颗粒大。
气敏材料的合成与制备
精品课件
气敏材料研究背景
传感器作为人类探知自然界信息的触角，它可 将人类需要探知的非电量信息转化为可测量的 电量信息，为人类认识和控制所需对象提供了 条件和依据。作为现代信息技术核心之一的传 感技术，是本世纪人们在高新技术发展方面争 夺的一个制高点。
气体传感器是传感器领域的一个重要分支，它 是识别气体种类并将其转变为电信号的器件， 是气体定量或半定量检测，泄漏报警、控制等 的理想探头。气体传感器可以是单功能的，也 可以是多功能的;可以是单一的构件，也可以 是许多传感器的组合阵列。
精品课件
（6）气体传感器敏感机理的研究
新的气敏材料和新型传感器层出不穷，需 要在理论上对它们的传感机理进行深入研 究。传感机理一旦明确，设计者便可有据 可依地针对传感器的不足之处加以改进， 这必将推动气敏材料和气体传感器的进一 步发展，也将大大促进气体传感器的产业 化进程。
精品课件
精品课件
半导体气敏材料的制备技术
精品课件
例如对于含量在1X10-5数量级的H2S气体，添加1 % ZrO2的SnO2气体传感器与未添加ZrO2的元件相比， 灵敏度增加约50倍左右；
在SnO2中添加Pt能明显提高响应时间； 采用粉末溅射技术制备的表面层掺杂SnO2/SnO2 :
Pt双层膜材料气体传感器用来检测CO的浓度，发 现可降低工作温度，在室温~200℃内均显示出较 高的灵敏度；
精品课件
气体传感器主要应用领域
精品课件
理想气体传感器的特点
精品课件
目前存在的问题
可靠性 长期稳定性 选择性 被测气体种类 寿命
精品课件
半导体气体传感器分类
常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器 和半导体气敏传感器等。
接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可 表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电 流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触， 可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此，铂丝的 温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂丝的电阻 值变化的大小，就知道可燃性气体的浓度。
精品课件
液相法－溶胶-凝胶法
溶胶一凝胶法是将金属醇盐或无机盐先 水解，再使溶质聚合凝胶化，接着干燥、 焙烧，最后得到氧化物或复合氧化物。 溶胶一凝胶法的优点是化学均匀性好、 纯度高、产品的组成比可控制。